常规成像系统的焦平面结构决定其具有极高的光学增益和有限的焦深范围，导致系统高成像质量与弱激光防护能力的矛盾性问题。波前编码成像技术具有大焦深特点和光场调控作用，通过像面离焦能够在保证成像质量的前提下有效提升系统的激光防护性能。研究波前编码成像系统成像质量和激光防护性能的权衡问题，分析系统激光防护性能的极限至关重要。以反正弦型相位掩膜板为例，分别建立离焦波前编码成像系统的成像模型和激光传输模型，研究系统的成像质量和激光防护性能随离焦参数的变化规律。通过解耦方式将系统的成像质量作为基本约束条件，引入定量评价指标得到系统允许的最大离焦参数为9.70λ（λ为波长），并在此基础上评估系统的极限激光防护性能。结果表明，在该条件下系统的最大单像素接收功率的降幅达到96.37%，回波探测器接收功率降至0.217‰，成像系统的抗激光损伤和反激光主动探测性能分别提升一个和三个数量级以上。

为了给VO2薄膜在定向红外对抗系统防护方面的应用提供理论依据, 我们用透过率调制深度表征VO2薄膜在中红外波段的相变特性。本实验利用分子束外延法(MBE)制备VO2外延单晶薄膜, 经XRD、AFM表征, 发现其具有(020)择优取向、纯度较高, 薄膜表面平整、均匀且致密。经VU-Vis-IR测量发现其近红外透过率相变特性显著, 但在紫外和可见光范围内透过率相变特性较不明显。然后我们对制备时间为30 min、40 min的两组薄膜分别进行25~70 ℃的升温和降温实验, 观察其对波长为3 459 nm、脉宽50 ns、重频50 kHz、功率密度0.14 W/cm2的中红外激光的透过率变化, 并比较两组薄膜的温滞曲线特性。实验发现它们对中红外透过率的调制深度均可达60%以上, 前者比后者对中红外的调制深度高出约4%。这说明利用分子束外延法制备的VO2单晶薄膜具有良好的中红外调制特性, 且调制深度和膜厚有关。进一步表明了利用VO2薄膜实现中红外激光防护具有一定的可行性。

本文首先介绍了激光**在未来战争中的突出地位和发展现状，阐明了高能激光束与目标材料相互作用时的热效应毁伤机理；总结了基于等离子喷涂的反射型激光防护涂层的研究进展，包括等离子喷涂金属涂层和陶瓷涂层的研究进展、以及各自的技术特点和防护效果，为高能激光防护领域的研究提供了借鉴。研究结果表明，控制金属涂层在激光辐照过程中的氧化现象能有效地提高涂层的激光防护性能，同时具有优异反射性能的新型陶瓷涂层在高能激光防护领域中有较好的发展前景。

由于独特的非线性光学特性,量子点在激光防护领域受到了广泛的关注。但是,量子点易团聚变质的特点,使得其在应用过程中非线性光学效应大打折扣。为解决该问题,研究了三元量子点有机高分子复合材料的制备方法,并在532 nm激光条件下使用Z扫描技术对制备的CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机高分子材料进行了非线性光学性能研究。结果表明,以甲基丙烯酸甲酯为聚合物单体,过氧化苯甲酰为引发剂,采用改良的“共混法”成功制得了均一、稳定、透明的CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机复合材料；其最佳三阶非线性吸收、三阶非线性折射系数分别达到了7.90×10-8 m/W与-0.99×10-8 esu,非线性光学特性显著。因此,CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机高分子复合材料在激光防护材料中具有重要的潜在应用价值。

激光防护是一种可广泛应用的技术, 论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题, 提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构, 具有对可见光透过率影响小, 同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能, 从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列, 阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0＜T＜R/2■的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟, 模拟结果为: 可见光平均透过率下降7%, 对实用结果影响很小, 并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补; 1 064 nm红外激光反射率约为75%, 发散角大于30°。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验, 实验结果与模拟结果趋势相同, 最终得出结论: 微柱透镜阵列能实现大角度散射, 能够极大降低激光单一方向反射回波能量, 从而达到了激光防护的目的。

针对目前激光对红外光电传感器的威胁，为满足红外传感器在可见光与3~5 μm波段高透射，低于3 μm波段高反射的使用要求，采用光学金刚石作为红外窗口材料，采用具有热致相变特性的V₂O₅薄膜作为激光防护涂层，采用ZnS和YbF₃作为高低折射率材料，依据膜系设计理论设计具有抗激光致盲能力的红外增透膜并采用TFCalc优化膜系。采用离子辅助法制备增透膜，采用磁控溅射法在实验制备增透膜上制备V₂O₅涂层。采用扫描探针显微镜对光学薄膜的表面三维形貌及粗糙度进行测试分析，对薄膜进行红外光谱测试分析，结果满足使用设计要求。

提出一种基于数字微镜阵列(DMD)的激光防护系统设计方案,利用DMD的光调制作用减少强激光对光电成像设备的损坏。详细介绍了系统的工作原理、DMD及CCD的选型、投影光路和光学转换系统的设计,运用相移莫尔法进行了图像像素的调校。模拟实验结果显示,该系统可在不同光斑半径和光强的条件下成功识别激光光斑中心点的像素坐标和半径,实现对光斑对应区域的微反射镜控制,激光光强可衰减70%以上。